sic-sio2复合涂层制备及抗氧化性能的研究

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1、分类号UDC硕士学位论文密级SiC／Si02复合涂层的制备及抗氧化性能研究Preparationandanti--oxidationpropertyinvestigationofSiC／Si02multilayercoating一作者姓名：梁武学科专业：材料科学与工程学院(系、所)：粉末冶金研究院指导教师：李国栋教授答辩委员会主席中南大学2012年5月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研

2、究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。⋯名越聊签渤忻中南大学硕士学位论

3、文摘要摘要炭材料是一种理想的高温材料，但是其在高温下容易氧化，极大地制约了它的应用范围和使用寿命。为提高炭材料从400℃至1500℃全温区范围的抗氧化性能，本文设计制备了SiC／Si02复合涂层，并采用XRD、SEM、EDS、XPS等检测方法研究了涂层的组成、显微结构、形成机理、抗氧化性能及氧化机理。主要研究内容和结论如下：研究了包埋法、液相反应法和化学气相沉积法制备的单一SiC涂层的结构和抗氧化性能。结果表明：单一SiC涂层有一定的抗氧化作用，但涂层中存在裂纹和孔洞等缺陷，抗氧化性能有限；且在800～1200℃温度区内

4、，涂层不能形成完整有效的Si02膜来阻挡氧的侵入，因此，单一SiC涂层不能提供全温度区域的抗氧化保护。研究了硅源料、H2／C02流量比和温度对涂层结构、抗氧化性能的影响。结果表明：采用CH3SiCl3为硅源料、H2／C02流量比为0．78、沉积温度为1100℃时，涂层的结构致密均匀，抗氧化性能最佳。设计制备了SiC／Si02抗氧化复合涂层，并研究其抗氧化性能。SiC／Si02复合涂层从里到外依次为：SiC过渡层，CVDSiC阻挡层，CVDSiC．Si02过渡层及CVDSi02封填层。复合涂层结构致密，无明显裂纹，各涂层之

5、间、涂层与基体之间成分过渡良好。在1000。C和1500℃氧化192h后，SiC／Si02复合涂层样品分别增重O．133mg·cm。2和0．283mg·cm2。经400℃到1500℃总共12次1h的逐步氧化后，SiC／Si02复合涂层样品仅增重0．067mg·cm2，表明涂层在400℃到1500℃宽温度范围内具有较好的抗氧化性能。研究了SiC／Si02复合涂层的氧化机理。在氧化初期，氧通过涂层缺陷向Si02／SiC界面快速迁移，SiC／Si02复合涂层的增重与时间成线性关系；随氧化时间延长，涂层缺陷逐步愈合，氧通过扩散穿

6、过Si02涂层向Si02／SiC界面迁移，SiC／Si02复合涂层增重与时间成抛物线关系。关键词炭材料，抗氧化，液相反应法，化学气相沉积法(CVD)，SiC涂层，Si02涂层中南大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTCarbonmaterialsarepromisingcandidatematerialsforhightemperature．However，theirapplicationsaregreatlylimitedbecausetheywillbeoxidizedathightemperaturein

7、thepresenceofoxygen．Inordertoimprovetheanti—oxidationpropertyofthecarbonmaterialswithinawidetemperaturerange，aSiC／Si02multilayercoatingwasdesignedandprepared．Thephasecomposition，microstructure，anti-oxidationpropertyandoxidationmechanismwereinvestigatedbyXRD，SEM，E

8、DSandXPS．Microstructureandanti-oxidationpropertyofsingleSiCcoatingspreparedbypackcementation，liquidsiliconreactionandchemicalvapordeposition(CVD)werestudied．Th